DE102018200419A1

DE102018200419A1 - Verfahren zur Bestimmung eines Unfallzeitparameters zur Auswertung einer Unfallsituation in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018200419A1
Application number: DE102018200419.6A
Authority: DE
Inventors: Josef Kolatschek
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-02-02
Filing date: 2018-01-11
Publication date: 2018-08-02
Also published as: US10737651B2; US20180215334A1; CN108382400B; CN108382400A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Unfallzeitparameters zur Auswertung einer Unfallsituation eines Kraftfahrzeuges (1) aufweisend zumindest die folgenden Verfahrensschritte:a) Bestimmung von mindestens zwei der folgenden Werte:- ein momentaner Wert einer gemessenen Beschleunigung,- ein erstes Integral der gemessenen Beschleunigung, oder- ein zweites Integral der gemessenen Beschleunigung, undb) Bestimmung eines Unfallzeitparameters aus den in Schritt a) bestimmten mindestens zwei Werten.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Unfallzeitparameters zur Auswertung einer Unfallsituation in einem Kraftfahrzeug, welches insbesondere zur Steuerung der Auslösung von mindestens einem Rückhaltesystem in einem Kraftfahrzeug.
Moderne Kraftfahrzeuge weisen üblicherweise eine Vielzahl von Sicherheitsfunktionen auf, die im Falle eines Unfalls die Insassen des Kraftfahrzeugs schützen sollen. Dazu zählen beispielsweise Airbags und Gurte, die bei einem Unfall gestrafft werden. Derartige Rückhaltesysteme werden regelmäßig in Abhängigkeit von einer seit Beginn einer Kollision vergangenen Zeit ausgelöst. Bekannte Lösungen zur Bestimmung des Kollisionszeitpunkts sind allerdings oft ungenau. Außerdem kann es vorkommen, dass ein Unfall detektiert wird, der nicht stattgefunden hat. Insbesondere bei irreversiblen Rückhaltesystemen (also bei solchen, die nach dem Auslösen ausgetauscht werden müssen und nicht wiederverwendet werden können) kann durch fälschlicherweises Auslösen ein erheblicher Reparaturaufwand entstehen.
Offenbarung der Erfindung
Hiervon ausgehend wird ein Verfahren zur Überwachung einer Unfallsituation eines Kraftfahrzeugs, wobei das Ergebnis des Verfahrens insbesondere zur Auslösung von mindestens einer Sicherheitsfunktion und besonders bevorzugt zur Aktivierung eines Rückhaltesystem in einem Kraftfahrzeug genutzt werden soll. Das Verfahren wird gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs beschrieben. Durch die in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des Verfahrens möglich.
Das beschriebene Verfahren ist bevorzugt dazu bestimmt und eingerichtet, Unfallsituationen auszuwerten, insbesondere um basierend auf dieser Auswertung Sicherheitsfunktionen, insbesondere Rückhaltesysteme wie beispielsweise Airbags oder Gurtstraffer, auszulösen, sofern erkannt wird, dass das Kraftfahrzeugs mit einem Kollisionsobjekt kollidiert ist. Die Rückhaltesysteme sind dazu bestimmt und eingerichtet, Insassen des Kraftfahrzeugs vor Verletzungen zu schützen. Das beschriebene Verfahren kann darüber hinaus beispielsweise dafür verwendet werden Daten über Unfallsituationen zu sammeln, die gegebenenfalls für OBD (OBD = on board diagnosis) verwendet werden.
Mit dem Begriff Unfallsituation sind hier insbesondere Situationen gemeint, in denen das Kraftfahrzeug mit einem Kollisionsobjekt kollidiert. Solche Kollisionen müssen frühzeitig erkannt werden, um Sicherheitsfunktionen zum Schutz von Insassen und/oder weiteren Verkehrsteilnehmern auszulösen. Zum Erkennen, ob das Kraftfahrzeug mit einem Kollisionsobjekt kollidiert ist, weist das Kraftfahrzeug bevorzugt mindestens einen Beschleunigungssensor auf. Mit dem Beschleunigungssensor wird bevorzugt ein zeitlicher Verlauf einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs aufgezeichnet. Kollidiert das Kraftfahrzeug mit einem Kollisionsobjekt, so führt dies regelmäßig zu einer Verzögerung des Kraftfahrzeugs.
In Schritt a) werden mindestens zwei Werte bestimmt, aus denen in Schritt b) der Unfallzeitparameter bestimmt werden kann. Der Unfallzeitparameter ist ein Maß für die vergangene Zeit seit (Beginn) der Kollision. Der Unfallzeitparameter ist allerdings eine durch Messung bestimmte Größe und kann daher im Rahmen von Mess- und Bestimmungsungenauigkeiten von der tatsächlich verstrichenen Zeit abweichen. Dabei kommen neben reinen Messfehlern insbesondere auch Ungenauigkeiten aufgrund von idealisierten Annahmen und Näherungen in Betracht.
Für die Bestimmung der Werte in Schritt a) wird bevorzugt eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs gemessen. Das kann beispielsweise mit einem Beschleunigungssensor erfolgen. Der Beschleunigungssensor ist bevorzugt derart fest mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs verbunden, dass Schwingungen der Karosserie möglichst ungedämpft auf den Beschleunigungssensor übertragen werden, so dass der Beschleunigungssensor für derartige Schwingungen sensitiv ist. Es ist weiter bevorzugt, dass ein zeitlicher Verlauf der Beschleunigung aufgezeichnet wird. Dazu kann insbesondere in zeitlich konstanten Abständen ein jeweiliger Messwert der Beschleunigung aufgezeichnet werden.
Bevorzugt wird der Beginn der Kollision als zeitlicher Nullpunkt gewählt. In dem Fall gibt der Unfallzeitparameter den zeitlichen Abstand eines momentanen (aktuellen) Zeitpunkts vom zeitlichen Nullpunkt an. Wird der momentane Zeitpunkt mit t₀ bezeichnet, so ist der in Schritt a) bestimmte momentane Wert der Beschleunigung bevorzugt a(t0) (sofern der momentane Wert der Beschleunigung als einer der mindestens zwei von den drei angegebenen möglichen Werten bestimmt wird). Das ist der Wert der Beschleunigung, der in dem Zeitpunkt vorliegt, der über den Unfallzeitparameter charakterisiert werden soll.
Sofern das erste Integral dv der Beschleunigung a(t) als einer der mindestens zwei von den drei angegebenen möglichen Werten gewählt wird, wird das erste Integral dv bevorzugt für ein Intervall von dem zeitlichen Nullpunkt bis zum momentanen Zeitpunkt t₀ bestimmt. Das bedeutet, dass das erste Integral dv(t₀) über das Zeitintervall bestimmt wird, das seit Beginn der Kollision vergangen ist: $d v (t_{0}) = \int_{0}^{t_{0}} d t' a (t') .$
Die Integration erfolgt bevorzugt numerisch. Das bedeutet, dass beispielsweise die in konstanten Zeitabständen aufgenommenen Beschleunigungswerte aufsummiert werden. Weil die Beschleunigung vor Beginn der Kollision als nahezu Null angenommen werden kann, kann das erste Integral auch durch dauerndes Summieren aller gemessenen (diskreten) Beschleunigungswerte erfolgen. Vor dem Beginn der Kollision ergibt eine derartige Summation (idealisiert) keinen Beitrag. Um Beiträge durch Rauschen und/oder kleine tatsächlich vorliegende Beschleunigungen auszuschließen, kann beispielsweise die Summation auf Beschleunigungswerte begrenzt werden, die oberhalb eines festgelegten Mindestwertes liegen. Auch kann der für das erste Integral der Beschleunigung bestimmte Wert regelmäßig auf Null zurückgesetzt werden, sofern nicht beispielsweise über eine festgelegte Zeitspanne eine Mindestbeschleunigung vorlag.
Sofern das zweite Integral ds der Beschleunigung a(t) als einer der mindestens zwei von den drei angegebenen möglichen Werten gewählt wird, wird das zweite Integral ds bevorzugt für ein Intervall von dem zeitlichen Nullpunkt bis zum momentanen Zeitpunkt t₀ bestimmt: $d s (t_{0}) = \int_{0}^{t_{0}} d t' d v (t') .$
Auch das zweite Integral der Beschleunigung kann regelmäßig auf null zurückgesetzt werden, sofern nicht beispielsweise über eine festgelegte Zeitspanne eine Mindestbeschleunigung vorlag.
Die Bestimmung des Unfallzeitparameters in Schritt b) umfasst bevorzugt die Berechnung eines Quotienten des ersten Integrals der gemessenen Beschleunigung und des zweiten Integrals der gemessenen Beschleunigung.
Bei der Bestimmung des Unfallzeitparameters in Schritt b) wird bevorzugt ein konstanter Faktor (k) berücksichtigt, wobei dieser Faktor größer als 2 ist. Bevorzugt ist dieser Faktor (k) größer als 2,5, besonders bevorzugt größer als 2,8. Bevorzugt ist der konstante Faktor (k) darüber hinaus kleiner als 3,3.
Der Unfallzeitparameter wird in Schritt b) bevorzugt nach einer Gleichung aus dem ersten Integral dv, dem zweiten Integral ds und dem konstakten Faktor (k) berechnet. Die Gleichung kann beliebige (weitere) Berechnugngsschritte beinhalten. Die im folgenden erläuterte Herleitung gibt Anhaltspunkte für Gleichungen zur Ermittlung von Unfallzeitparametern im Rahmen von Schritt b) des hier beschriebenen Verfahrens.
Die Beschleunigung α des Kraftfahrzeugs wird bevorzugt als eine SinusSchwingung modelliert angenommen: $a (t) = Λ s i n (ω t),$
wobei die Dauer des gesamten Kollisionsereignisses t_max als ein Viertel einer Periode der Schwingungsdauer γ angenommen werden kann: $t_{m a x} - \frac{T}{4} - \frac{π}{2 \cdot ω} .$
Dabei ist A eine Amplitude der Schwingung, ω eine Winkelgeschwindigkeit der Schwingung und t ein Zeitparameter. Die Größen A und ω charakterisieren die Schwingung und können insbesondere von der Konstruktion des Kraftfahrzeugs und/oder vom Ablauf der Kollision abhängen. Das bedeutet insbesondere, dass die Größen A und ω regelmäßig unbekannt sind. Das beschriebene Verfahren kann entsprechend bevorzugt ohne Kenntnis der Größen A und ω durchgeführt werden. Die Beschleunigung a(t) ist (bis auf ein Rauschen) regelmäßig Null, sofern keine Kollision des Kraftfahrzeugs mit einem Objekt stattgefunden hat.
Durch Einsetzen der Gleichung (3) in die Gleichungen (1) und (2), Ausführen der Integrationen und Anwenden einer Reihenentwicklung der trigonometrischen Funktionen bis zur dritten Ordnung (bei Sinus-Termen) bzw. bis zur vierten Ordnung (bei Kosinus-Termen) und Verwenden von Identitäten können folgende Ausdrücke für den Unfallzeitparameter erhalten werden, der hier idealisiert mit dem momentanen Zeitpunkt t₀, übereinstimmt und daher ebenfalls mit t₀ angegeben wird: $t_{0} - \frac{3 d s (t_{0})}{d v (t_{0})}$
$t_{0} = \frac{2 d v (t_{0})}{a (t_{0})}$
$t_{0} = \sqrt{\frac{6 d s (t_{0})}{a (t_{0})}}$
Die Gleichungen (4), (5) und (6) sind Beispielgleichungen mit denen ein Unfallzeitparameter berechnet werden kann. Gemäß der Gleichung (4) wäre der konstante Faktor k „3“. Gleichung (6) gibt auch ein Beispiel für eine Gleichung mit weiteren Berechnungsschritten, welche zur Bestimmung des Unfallzeitparameters verwendet werden können, nämlich hier das Ziehen einer Wurzel. Es sind auch mathematische und oder physikalisch äquivalente Umformungen der Gleichungen (4), (5) und (6) möglich.
Eine Näherung mittels Reihenentwicklung ist insbesondere deshalb möglich, weil gemäß Gleichung (3a) nur das ein Viertel einer Periode einer Schwingung betrachtet wird. Diese drei Ausdrücke für den Unfallzeitparameter hängen jeweils von zwei der drei für Schritt a) angegebenen Werte ab. Für jede Kombination von zwei der drei möglichen Werte gibt es unter den Gleichungen (4) bis (6) eine, über die der Unfallzeitparameter erhalten werden kann.
Insbesondere über eine der Gleichungen (4) bis (6) kann in Schritt b) der Unfallzeitparameter aus Größen bestimmt werden, die durch eine Messung der Beschleunigung zugänglich sind. Die (regelmäßig unbekannten) Größen A und ω aus der gemäß Gleichung (3) angenommenen Beschleunigung α werden für die Bestimmung des Unfallzeitparameters gemäß den Gleichungen (4) bis (6) nicht benötigt.
Die Gleichungen (4) bis (6) sind drei Beispiele, wie in Schritt b) der Unfallzeitparameter bestimmt werden kann. Bevorzugt wird eine der drei Gleichungen verwendet. Es ist aber auch möglich, zwei oder drei der Gleichungen (4) bis (6) zu verwenden. In dem Fall kann ein Vergleich der erhaltenen Werte eine Plausibilitätsprüfung ermöglichen.
In Schritt c) wird bevorzugt anhand des in Schritt b) bestimmten Unfallzeitparameters entschieden, ob eine Kollision stattgefunden hat. Ist der Unfallzeitparameter größer als der festgelegte Grenzwert, so wird bevorzugt angenommen, dass eine Kollision stattgefunden hat. In dem Fall wird bevorzugt weiter angenommen, dass die Kollision vor einer Zeit t₀ (und damit im hier verwendeten Zeitnullpunkt) begonnen hat. Der Zeitnullpunkt ist der ein berechneter Zeitpunkt in der Vergangenheit. Es wird angenommen, dass die Kollision bzw. der erste Kontakt zwischen dem Kollisionsobjekt und dem Kraftfahrzeug zu diesem Zeitnullpunkt stattgefunden hat. Dieser (berechnete) Zeitnullpunkt muss nicht exakt mit dem tatsächlichen Unfallzeitpunkt (dem Zeitpunkt des ersten Kontaktes mit dem Kollisionsobjekte) zusammen fallen.
In Schritt d) wird gegebenenfalls ein Auslösesignal für eine Sicherheitsfunktion, insbesondere für ein Rückhaltesystem ausgegeben. Solange in Schritt c) nicht entschieden wird, dass eine Kollision stattgefunden hat, wird Schritt d) bevorzugt nicht ausgeführt. Alternativ kann mit gleichem Ergebnis Schritt d) auch derart verstanden werden, dass die Durchführung von Schritt d) in der Nichtauslösung des mindestens einen Rückhaltesystems besteht, sofern in Schritt c) keine Kollision erkannt wird.
Wird in Schritt c) entschieden, dass eine Kollision stattgefunden hat, so wird in Schritt d) bevorzugt das mindestens eine Sicherheitssystem bzw. Rückhaltesystem in Abhängigkeit vom Unfallzeitparameter ausgelöst. Bei dem mindestens einen Rückhaltesystem kann es sich beispielsweise um einen Gurtstraffer oder um ein Airbag handeln. Insbesondere findet das beschriebene Verfahren bevorzugt Einsatz in einem Kraftfahrzeug mit einer Mehrzahl von Rückhaltesystemen. Jedes der Rückhaltesysteme wird dabei bevorzugt zu einem jeweils festgelegten Zeitpunkt nach Beginn der Kollision ausgelöst. Dazu wird bevorzugt ein Auslösealgorithmus (d. h. eine Sequenz an Auslösungen) durchlaufen. Sobald der Unfallzeitparameter einen jeweiligen (vorgegebenen oder dynamischen) Schwellenwert überschritten hat, wird bevorzugt ein entsprechender (festgelegter) Rechenschritt durch den Auslösealgorithmus ausgeführt. Bevorzugt können eine Mehrzahl von Schwellwerten festgelegt sein, denn jeweils eine Aktion zugeordnet ist (1 bis n-te Schwellwerte und 1 bis n-ter Schwellwerte). Überschreitet der Unfallzeitparameter den n-ten Schwellwert, wird bevorzugt die n-te Aktion des Auslösealgorithmus durchgeführt. Als eine solche Aktion kommt insbesondere auch das Starten des Auslösealgorithmus als solchen in Betracht.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Unfallzeitparameter auf einen vorgegebenen Wert gesetzt, sofern eine mathematische Berechnung unmöglich ist.
Die Bestimmung des Unfallzeitparameters gemäß den Gleichungen (4) bis (6) ist nur möglich, sofern dv(t₀) ≠ 0 bzw. α(t₀) ≠ 0, da ansonsten durch Null dividiert werden müsste. Außerdem erfordert Gleichung (6) ds(t₀)/α(t₀) ≥ 0, weil eine Wurzel nur aus einer positiven Zahl gezogen werden kann. Sollte eine Berechnung des Unfallzeitparameters für nur eine oder zwei der drei Gleichungen (4) bis (6) nicht möglich sein, so wird der Unfallzeitparameter bevorzugt über die übrige(n) Gleichung(en) berechnet. Sollte die Berechnung des Unfallzeitparameters über keine der Gleichungen (4) bis (6) möglich sein, so wird der Unfallzeitparameter bevorzugt gemäß dieser Ausführungsform auf einen festgelegten Wert gesetzt (und insbesondere nicht gemäß den Gleichungen (4) bis (6) berechnet). Bevorzugt wird der Unfallzeitparameter dabei auf einen Wert festgesetzt, der kleiner ist als der in Schritt c) verwendete Grenzwert. Besonders bevorzugt wird der Unfallzeitparameter dabei auf den Wert Null festgelegt. Damit wird in Schritt c) zumindest solange nicht entschieden, dass eine Kollision vorliegt, solange der Unfallzeitparameter nicht gemäß den Gleichungen (4) bis (6) berechnet werden kann. Das kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die gemessene Beschleunigung so klein ist, dass der momentane Wert der Beschleunigung α(t₀) und/oder das erste Integral der Beschleunigung dv(t₀) gleich Null sind. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn keine Kollision stattgefunden hat, so dass die Entscheidung in Schritt c) auch entsprechend negativ sein sollte.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die gemessene Beschleunigung vor der Bestimmung der mindestens zwei Werte in Schritt b) mit einem Tiefpassfilter gefiltert.
In dieser Ausführungsform werden aus dem in Schritt a) gemessenen zeitlichen Verlauf der Beschleunigung α(t) bevorzugt hohe Frequenzen durch den Tiefpassfilter herausgefiltert. Das bedeutet, dass nur ein niederfrequenter Anteil der Beschleunigung verwendet wird. Bevorzugt ist der Tiefpassfilter derart eingerichtet, dass solche Frequenzen ausschließlich oder zumindest bevorzugt verwendet werden, die bei einer Kollision in der Karosserie eines Kraftfahrzeugs auftreten können.
Der Tiefpassfilter ist bevorzugt als ein elektronisches Bauteil ausgeführt, mit dem das tatsächlich aufgenommene Messsignal gefiltert wird (bevor es beispielsweise digitalisiert und weiterverarbeitet wird). Es ist aber auch möglich, dass Messwerte aufgenommen, digitalisiert und anschließend mit einer Software gefiltert werden.
Das elektronische Messsignal der Beschleunigung kann insbesondere die Frequenzen der mechanischen Schwingung aufweisen. Weiterhin kann das Messsignal der Beschleunigung aber auch Anteile aufweisen, die aufgrund von Messfehlern und/oder Effekten in der Messelektronik entstehen. Derartige Anteile eines elektronischen Signals weisen regelmäßig höhere Frequenzen auf als mechanische Schwingungen. Durch das Tiefpassfiltern können daher insbesondere solche Anteile des Messsignals reduziert werden, die nicht von der mechanischen Schwingung stammen und die damit Messfehler darstellen.
Hochfrequente Anteile eines Beschleunigungssignals können insbesondere auch aus der Übertragung einer Schwingung innerhalb der Karosserie des Kraftfahrzeugs entstehen. Die Bestimmung des Unfallzeitparameters können derartige hochfrequente Anteile nachteilig beeinflussen, weil diese nur der Beschleunigung einzelner Teile des Kraftfahrzeugs entsprechen. Bevorzugt ist hingegen, dass insbesondere die Beschleunigung des Schwerpunkts des Kraftfahrzeugs bei der Bestimmung des Unfallzeitparameters berücksichtigt wird. Für die Beschleunigung des Schwerpunkts des Kraftfahrzeugs sind insbesondere die Newton'schen Gesetze in besonders einfacher Form unmittelbar anwendbar, so dass Rechnungen durch Verwendung der Beschleunigung des Schwerpunkts des Kraftfahrzeugs erheblich vereinfacht werden können.
Insbesondere aus diesem Grund ist eine weitere Ausführungsform des Verfahren bevorzugt, in der die gemessene Beschleunigung vor der Bestimmung des Unfallzeitparameters in Schritt b) in der Art transformiert wird, dass sie einer Schwerpunktsbeschleunigung α_CM des gesamten Kraftfahrzeugs entspricht.
Durch eine derartige Transformation können störende Anteile aus dem/den gemessenen ursprünglichen Beschleunigungssignal(en) entfernt werden. Als störende Anteile kommen insbesondere solche Anteile in Betracht, die durch Eigenschaften des Kraftfahrzeugs und nicht durch eine Kollision bedingt sind.
Es kann angenommen werden, dass im Falle einer Kollision insbesondere Schwingungen der Karosserie zur gemessenen Beschleunigung beitragen. Darüber hinaus kann aber auch eine Beschleunigung des gesamten Kraftfahrzeugs vorliegen. Damit ist insbesondere eine Beschleunigung des Schwerpunkts des Kraftfahrzeugs gemeint.
Um die Genauigkeit des Verfahrens zu verbessern, können derartige Beschleunigungen des Schwerpunkts zur Auswertung herangezogen werden. Dazu wird die gemessene Beschleunigung bevorzugt in die Schwerpunktbeschleunigung α_CM transformiert, die bei der Bestimmung des Unfallzeitparameters verwendet werden kann. Das bedeutet, dass die Beschleunigung eines Karosserieteils relativ zum Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs aus der gemessenen Beschleunigung herausgerechnet wird. Übrig bleibt dabei die Beschleunigung des Schwerpunkts des Kraftfahrzeugs.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden Beschleunigungssignale von mehr als einem sich im Kraftfahrzeug befindlichen Beschleunigungssensor verwendet. Dazu kann insbesondere aus den mehreren gemessenen (und gegebenenfalls jeweils transformierten) Beschleunigungssignalen ein mittleres Beschleunigungssignal errechnet werden. Auf Basis dieses mittleren Beschleunigungssignals kann ein Unfallzeitparameter nach dem beschriebenen Verfahren berechnet werden. Auch kann aus jedem einzelnen der mehreren gemessenen (und gegebenenfalls jeweils transformierten) Beschleunigungssignale jeweils ein Unfallzeitparameter berechnet werden. Aus den mehreren derart bestimmten Unfallzeitparametern kann durch Mittelwertbildung ein mittlerer Unfallzeitparameter berechnet werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird/werden das in Schritt a) bestimmte erste Integral der Beschleunigung und/oder das in Schritt a) bestimmte zweite Integral der Beschleunigung für ein Zeitintervall einer vorgegebenen Intervalldauer bestimmt, wobei Schritt c) zumindest in Abhängigkeit von einer Abweichung des Unfallzeitparameters von der Intervalldauer durchgeführt wird.
Sofern die tatsächlich vorliegende Beschleunigung mit der idealisierten Annahme aus Gleichung (3) übereinstimmt, stimmt der Unfallzeitparameter bevorzugt mit der tatsächlich verstrichenen Zeit überein. Das gilt in dieser Ausführungsform insoweit, als dass bei einer Bestimmung des Unfallzeitparameters durch Integration über ein Zeitintervall der derart bestimmte Unfallzeitparameter bevorzugt mit der (tatsächlichen) Intervalldauer übereinstimmt. Aus der Abweichung zwischen der tatsächlichen Intervalldauer und dem gemäß dieser Ausführungsform bestimmten Unfallzeitparameter kann auf eine Abweichung der tatsächlichen von der idealisierten Beschleunigung geschlossen werden. Damit kann insbesondere die Art und Schwere der Kollision abgeschätzt werden. Es ist bevorzugt, dass der Auslösealgorithmus zurückgesetzt wird, wenn die Abweichung zwischen dem Unfallzeitparameter und der (tatsächlichen) Intervalldauer eine festgelegte Schwelle unter- oder überschreitet.
In dieser Ausführungsform werden die für das erste und/oder für das zweite Integral bestimmten Werte bevorzugt (automatisch) wieder auf Null zurückgesetzt, wenn einige Zeit keine Beschleunigung gemessen wird. Rauschen in der Messung der Beschleunigung kann so nicht zu fehlerhaftem Erkennen einer (tatsächlich nicht vorliegenden) Kollision führen.
Es ist bevorzugt, dass die Bestimmung des ersten und/oder des zweiten Integrals der Beschleunigung derart in Zeitintervalle unterteilt erfolgt, dass nach Ende eines Intervals das nächste Intervall unmittelbar beginnt. So kann sichergestellt werden, dass eine Kollision zu jeder Zeit erkannt werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ein Vergleichsunfallzeitparameter bestimmt, wobei Schritt c) zumindest in Abhängigkeit von einer Abweichung des Unfallzeitparameters von dem Vergleichsunfallzeitparameter durchgeführt wird.
Die Gleichungen (4) bis (6) wurden mit der Annahme erhalten, dass es aufgrund einer Kollision zu einer Schwingung mit einer Beschleunigung gemäß Gleichung (3) kommt. Die tatsächlich auftretende Beschleunigung kann von dieser Annahme abweichen. Dabei können insbesondere eine Aufprallgeschwindigkeit, ein Aufprallwinkel, ein Kollisionsbereich (also der Bereich, mit dem das Kraftfahrzeug auf das Kollisionsobjekt aufprallt), Konstruktionsdetails des Kraftfahrzeugs und/oder eine Masse, eine Form und/oder eine Dichte des Kollisionsobjekts einen Einfluss auf diese Abweichung haben. Aus dem Ausmaß der Abweichung können Rückschlüsse auf die genannten Faktoren gezogen werden. Insbesondere kann die tatsächliche Beschleunigung je nach Schwere der Kollision unterschiedlich stark von der idealisierten Annahme abweichen. Der auf Basis der idealisierten Annahme bestimmte Unfallzeitparameter kann folglich ebenfalls von der tatsächlich seit Beginn der Kollision verstrichenen Zeit abweichen.
Der Vergleichsunfallzeitparameter kann beispielsweise als eine seit Überschreitung einer Mindestbeschleunigung verstrichenen Zeit bestimmt werden. Auch kann der Vergleichsunfallzeitparameter beispielsweise mit einer Regression aus dem ersten und/oder zweiten Integral der Beschleunigung bestimmt werden.
Es ist bevorzugt, dass der Unfallzeitparameter nur als plausibel angenommen wird, sofern die Differenz zwischen dem Unfallzeitparameter und dem Vergleichsunfallzeitparameter betraglich kleiner ist als ein festgelegter Plausibilitätswert. Wird mit zwei verschiedenen Verfahren ein (im Rahmen des Plausibilitätswertes) gleicher Zeitpunkt für den Beginn der Kollision ermittelt, stimmt dieser mit größerer Wahrscheinlichkeit mit dem tatsächlichen Beginn der Kollision überein als bei einer Bestimmung mit nur einem Verfahren. In dieser Ausführungsform kann insbesondere verhindert werden, dass ein Rückhaltesystem fälschlicherweise ausgelöst wird. Dazu ist es bevorzugt, dass in Schritt d) das mindestens eine Rückhaltesystem nur dann ausgelöst wird, wenn der Unfallzeitparameter durch Vergleich mit dem Vergleichsunfallzeitparameter als plausibel angenommen wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird Schritt c) zumindest in Abhängigkeit von einer absoluten Abweichung des Unfallzeitparameters von einer seit einem zeitlichen Nullpunkt tatsächlich verstrichenen Zeit durchgeführt.
In dieser Ausführungsform kann die Plausibilität des Unfallzeitparameters insbesondere im Vergleich zu einer tatsächlich verstrichenen Zeit geprüft werden. Der zeitliche Nullpunkt kann beispielsweise der (tatsächliche) Zeitpunkt der Beginn der Kollision bzw. der Zeitpunkt der ersten Berührung des Kraftfahrzeugs mit dem Kollisionsobjekt sein. Da dieser zeitliche Nullpunkt regelmäßig unbekannt ist und gerade durch Bestimmung des Unfallzeitparameters ermittelt werden soll, wird bevorzugt als zeitlicher Nullpunkt ein angenommener Zeitpunkt des Beginns der Kollision verwendet. Ggf. kann als zeitlicher Nullpunkt auch der Zeitpunkt der Feststellung einer Kollision (gemäß Schritt c) festgelegt werden. Auch ist es möglich als zeitlichen Nullpunkt einen Zeitpunkt zu verwenden, der einen (festgelegte oder berechnete) Startwert vor dem Zeitpunkt der Feststellung einer Kollision (gemäß Schritt c) liegt. Der Startwert ist demnach eine (angenommene) Zeitspanne zwischen einer tatsächlichen Kollision und dem Zeitpunkt der Feststellung dieser Kollision. Überschreitet der Unfallzeitparameter einen festgelegten Startwert, so wird bevorzugt ein Zeitzähler gestartet mit dem die verstrichene Zeit ab dem Zeitpunkt der Überschreitung des Startwertes überwacht wird, um die Abweichung der verstrichenen Zeit von dem Unfallzeitparameter regelmäßig zu bestimmten. Der Zeitzähler und der Unfallzeitparameter sind bei einer ideal sinusförmigen Schwingung nach Gleichung (3) lediglich um den Startwert verschoben, nehmen aber mit der Zeit gleichermaßen zu. Weicht der Wert des Zeitzählers von dem Wert des Unfallzeitzählers abzüglich des Startwertes ab, so kann davon ausgegangen werden, dass eine nicht ideal sinusförmige Schwingung vorliegt. Aus Betrag und Vorzeichen der Abweichung kann auf die Art und Schwere der Kollision geschlossen werden. Bevorzugt erfolgt das Auslösen des mindestens einen Rückhaltesystems in Schritt c) insbesondere in Abhängigkeit von der Abweichung des Wertes des Zeitzählers von dem Wert des Unfallzeitzählers abzüglich des Startwertes. Dabei kann beispielsweise je nach Betrag und/oder Vorzeichen der Abweichung der Auslösezeitpunkt für das mindestens eine Rückhaltesystem angepasst werden.
Aus der (absoluten) Abweichung sind gegebenenfalls auch Rückschlüsse auf die Art und die Schwere der Kollision möglich. Solche Rückschlüsse können in dem beschriebenen Verfahren durchgeführt werden, um in Abhängigkeit hiervon zielgerichtet
Es ist bevorzugt, dass eine Änderung des Auslösealgorithmus durchgeführt wird, sobald die Abweichung zwischen dem Zeitzähler und dem Wert des Unfallzeitzählers abzüglich des Startwertes zu einem Zeitpunkt und/oder über ein bestimmtes Zeitintervall eine festgelegte Grenze über- oder unterschreitet. Die Änderung des Auslösealgorithmus kann beispielsweise in eine Veränderung einer Empfindlichkeit einer Auslöseschwelle für das mindestens eine Rückhaltesystem oder das unmittelbare (vorgezogene) Auslösen des mindestens einen Rückhaltesystems sein. Wird beispielsweise eine besonders schwere Kollision erkannt, so kann ein Rückhaltesystem besonders schnell ausgelöst werden.
Der Zeitzähler ist bevorzugt derart ausgeführt, dass von diesem in konstanten Zeitabständen (diskrete) Zeitwerte ausgegeben werden. Das kann beispielsweise mit einer Software realisiert werden. Beispielsweise kann der Zeitzähler Werte t' = 1; 2; 3; 4; ... (in beliebigen Einheiten) ausgeben. Der Unfallzeitparameter kann zu den entsprechenden Zeitpunkten beispielsweise t₀ = 1,1; 1,9; 3,1; 4,2; ... betragen. Zum (tatsächlichen) Zeitpunkt t' = 4 beträgt in dem Fall die absolute Abweichung zwischen den beiden Größen 0,2.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird Schritt c) zumindest in Abhängigkeit von einer momentanen Abweichung des Unfallzeitparameters von einer tatsächlich verstrichenen Zeit durchgeführt.
Insbesondere in dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass der Zeitzähler derart ausgeführt ist, dass von diesem in konstanten Zeitabständen (diskrete) Zeitwerte ausgegeben werden. Die momentane Abweichung zwischen dem Zeitzähler und dem Unfallzeitparameter ist dabei die Änderung der Abweichung zwischen den beiden Größen von einem der diskreten Zeitpunkte zum nächsten. Die momentane Abweichung kann auch als Jitter bezeichnet werden. In dem zur vorherigen Ausführungsform beschriebenen Beispiel beträgt die momentane Abweichung zu den vier Zeitpunkten +0,1; -0,2; +0,2; +0,1. Durch die momentanen Abweichung können Informationen über den Verlauf der Kollision erhalten werden. Bevorzugt wird der Auslösealgorithmus insbesondere unter Berücksichtigung dieser momentanen Abweichung angepasst. Wird beispielsweise im Verlauf einer Kollision erkannt, dass die Schwere falsch eingeschätzt wurde, so kann die Einschätzung korrigiert werden.
Als weiterer Aspekt wird ein Steuermodul vorgestellt mit mindestens einem Eingangsanschluss, über welchen das Steuermodul ein Signal mindestens eines Beschleunigungssensors empfängt, und mit mindestens einem Ausgangsanschluss, über welchen das Steuermodul ein Signal zur Auslösung einer Sicherheitsfunktion und insbesondere zur Auslösung eines Rückhaltesystems abgeben kann, wobei das Steuermodul dazu eingerichtet ist, das beschriebene Verfahren auszuführen.
Bevorzugt umfasst das Steuermodul zumindest ein Airbag-Steuergerät. Weiterhin umfasst das Steuermodul bevorzugt zumindest eine Software, die zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist.
Die weiter vorne beschriebenen besonderen Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale des Verfahrens sind auf das beschriebene Steuermodul anwendbar und übertragbar.
Hier außerdem beschrieben werden soll ein Computerprogramm zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens sowie ein maschinenlesbares Speicherprogramm auf dem dieses Computerprogramm gespeichert ist.
Die Erfindung und das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figur näher erläutert. Die Figur zeigt ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel, auf das die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figur und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigt schematisch:

1: ein Kraftfahrzeug und ein Kollisionsobjekt, und
2: ein Ablaufdiagramm des beschriebenen Verfahrens.

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1, das sich wie durch den Pfeil angedeutet auf ein Kollisionsobjekt 2 zubewegt. Von der bevorstehenden Kollision ist insbesondere ein Kollisionsbereich 3 des Kraftfahrzeugs 1 betroffen. Das bedeutet, dass das Kraftfahrzeug 1 mit dem Kollisionsbereich 3 auf das Kollisionsobjekt 2 auftrifft. Damit wird das Kraftfahrzeug 1 insbesondere im Kollisionsbereich 3 beschädigt. Das Kraftfahrzeug weist einen ersten Beschleunigungssensor 8, einen zweiten Beschleunigungssensor 9, einen dritten Beschleunigungssensor 10 und einen vierten Beschleunigungssensor 11 auf. Wird mit einem oder mehreren der Beschleunigungssensoren 8, 9, 10, 11 eine Beschleunigung detektiert, kann dies auf eine Kollision hindeuten. Zum Schutz der Insassen weist das Kraftfahrzeug 1 eine Mehrzahl von Sicherheitssystemen (insbesondere Rückhaltesystemen 5) auf, von denen hier beispielhaft zwei eingezeichnet sind.
Zum Auslösen der Sicherheitssysteme bzw. Rückhaltesysteme 5 bei einer Kollision weist das Kraftfahrzeug 1 ein Steuermodul 4 auf. Das Steuermodul 4 ist dazu eingerichtet, über vier Eingangsanschlüsse 6 Signale von den Beschleunigungsensoren 8, 9, 10, 11 zu empfangen und über zwei Ausgangsanschlüsse 7 Signale zur Auslösung der Rückhaltesysteme 5 abzugeben.
Das Steuermodul 4 ist dazu eingerichtet, das folgende Verfahren durchzuführen: Zunächst wird mit den Beschleunigungssensoren 8, 9, 10, 11 jeweils eine Beschleunigung gemessen. Die gemessenen Werte können mit einem Tiefpassfilter (der beispielsweise im Steuermodul 4 integriert sein kann) gefiltert werden. Mit jedem der Beschleunigungssensoren 8, 9, 10, 11 kann nach dem beschriebenen Verfahren jeweils ein Unfallzeitparameter bestimmt werden. Aus den jeweils erhaltenen Unfallzeitparametern kann durch Mittelwertbildung ein mittlerer Unfallzeitparameter erhalten werden, der eine besonders große Genauigkeit aufweist. Ausgehend von dem so erhaltenen Unfallzeitparameter kann entschieden werden, ob eine Kollision des Kraftfahrzeugs 1 mit dem Kollisionsobjekt 2 stattgefunden hat. Die Entscheidung erfolgt durch einen Vergleich des Unfallzeitparameters mit einem Grenzwert. Wird so eine Kollision erkannt, werden die Rückhaltesysteme 5 ausgelöst.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm des beschriebenen Verfahrens. Die dargestellten Boxen stellen die Verfahrensschritte a) bis d) dar. Die Verfahrensschritte a) und c) werden während des Betrieb des Kraftfahrzeugs bevorzugt permanent oder gegebenenfalls auch nach Art einer Schleife regelmäßig wiederholt durchgeführt. Wenn der Unfallzeitparameter einen Grenzwert überschreitet, wird der Verfahrensschritt d) durchgeführt.

Claims

Verfahren zur Bestimmung eines Unfallzeitparameters zur Auswertung einer Unfallsituation eines Kraftfahrzeuges (1) aufweisend zumindest die folgenden Verfahrensschritte: a) Bestimmung von mindestens zwei der folgenden Werte: - ein momentaner Wert einer gemessenen Beschleunigung, - ein erstes Integral der gemessenen Beschleunigung, oder - ein zweites Integral der gemessenen Beschleunigung, und b) Bestimmung eines Unfallzeitparameters aus den in Schritt a) bestimmten mindestens zwei Werten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Unfallzeitparameter auf einen vorgegebenen Wert gesetzt wird, sofern eine mathematische Berechnung in Schritt b) unmöglich ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die gemessene Beschleunigung vor der Bestimmung des Unfallzeitparameters in Schritt b) mit einem Tiefpassfilter gefiltert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die gemessene Beschleunigung vor der Bestimmung des Unfallzeitparameters in Schritt b) in der Art transformiert wird, dass sie einer Schwerpunktsbeschleunigung α_CM des gesamten Kraftfahrzeugs entspricht.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bestimmung des Unfallzeitparameters in Schritt b) die Berechnung eines Quotienten des ersten Integrals der gemessenen Beschleunigung und des zweiten Integrals der gemessenen Beschleunigung umfasst.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei bei der Bestimmung des Unfallzeitparameters in Schritt b) ein konstanter Faktor berücksichtigt wird, wobei dieser Faktor größer als 2 ist.
Verfahren zur Auslösung einer Sicherheitsfunktion (5) eines Kraftfahrzeuges in einer Unfallsituation, bei welchem zunächst ein Unfallzeitparameter nach einem der vorhergehenden Ansprüche bestimmt wird und nachfolgend zu Schritt b) folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden: c) Entscheiden, ob eine Kollision des Kraftfahrzeugs (1) mit einem Kollisionsobjekt (2) stattgefunden hat, wobei die Entscheidung durch einen Vergleich des in Schritt b) bestimmten Unfallzeitparameters mit einem Grenzwert erfolgt, und d) Ausgabe eines Auslösesignals der mindestens einer Sicherheitsfunktion (5) des Kraftfahrzeugs (1), sofern in Schritt c) eine Kollision erkannt wurde.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das in Schritt a) bestimmte erste Integral der Beschleunigung und/oder das in Schritt a) bestimmte zweite Integral der Beschleunigung für ein Zeitintervall einer vorgegebenen Intervalldauer bestimmt wird/werden, und wobei Schritt c) zumindest in Abhängigkeit von einer Abweichung des Unfallzeitparameters von der Intervalldauer durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei ein Vergleichsunfallzeitparameter bestimmt wird, und wobei Schritt c) zumindest in Abhängigkeit von einer Abweichung des Unfallzeitparameters von dem Vergleichsunfallzeitparameter durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei Schritt c) zumindest in Abhängigkeit von einer absoluten Abweichung des Unfallzeitparameters von einer seit einem zeitlichen Nullpunkttatsächlich verstrichenen Zeit durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei Schritt c) zumindest in Abhängigkeit von einer momentanen Abweichung des Unfallzeitparameters von einer tatsächlich verstrichenen Zeit durchgeführt wird.
Steuergerät (4) mit mindestens einem Eingangsanschluss (6), über welchen das Steuergerät (4) ein Signal mindestens eines Beschleunigungssensors (8, 9, 10, 11) empfangen kann, und mit mindestens einem Ausgangsanschluss (7), über welchen das Steuergerät (4) ein Signal zur Auslösung eines Rückhaltesystems (5) abgeben kann, wobei das Steuergerät (4) dazu eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche auszuführen.
Computerprogramm, welches eingerichtet ist, alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 13 gespeichert ist.